CN110429396A - 一种连续侧边复合铜铝复合材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连续侧边复合铜铝复合材料及其制造方法，属于电力传输技术领域，它包括铜板带和铝板带，铜板带的一侧与铝板带的一侧榫接后制成带材；铝板带的一侧面沿其长度方向设有铝榫槽，铝榫槽贯通铝板带的两端面，铝榫槽上下间隔设有三个；铜板带的一侧有与铝榫槽适配的铜榫头，铜榫头有三个，三个铜榫头分别装在其中一个铝榫槽中。本发明的嵌入深度可控区间大，榫头有三个，使结合区柔韧性更好，抗震动性能优异，同时可增加铜铝界面结合区的面积，提高结合强度；本发明的连续侧边复合铜铝复合材料可高效率地冲制成大量的铜铝导电排，质量可靠，易于无损检测，一致性、稳定性、可靠性好，零件加工企业可以节约大量的设备投资和冗余的人员。
Description
技术领域
本发明涉及电力传输技术领域，尤其涉及一种连续侧边复合铜铝复合材料及其制造方法。
背景技术
在电力和电池组行业需要有大量铜铝导电排之间的连接。铜铝复合材料以其优异的性能而被广泛的研究和开发。
目前，国内生产铜铝复合材料的常规方法是焊接，即将铜和铝件一个一个的焊接成铜铝电连接零件，这种生产方法需要配备大量的人员和设备，且效率低、成本高，有一定的焊接不良率，焊接结合面积有限，产品质量一致性、稳定性、可靠性难以充分保障，不必要重量过多。
国外有采用铜铝连续侧边复合卷材冲压制造电连接零件，但其铜铝界面结合面积偏小，防裂纹扩展能力不足，有脱落可能，影响可靠性；并且，其结合区柔韧性差，抗震动性能弱。
发明内容
本发明旨在提供一种连续侧边复合铜铝复合材料及其制造方法，可增加铜铝界面结合区的面积，结合强度高，可靠性好，并可改善结合区的柔韧性，提高抗震动性能。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种连续侧边复合铜铝复合材料，包括铜板带和铝板带，所述铜板带的一侧与铝板带的一侧通过三个榫头榫接后制成带材。
进一步的，所述铝板带的一侧面沿其长度方向设有铝榫槽，所述铝榫槽贯通铝板带的两端面，铝榫槽上下间隔设有三个；所述铜板带的一侧有与铝榫槽适配的铜榫头，铜榫头有三个，三个铜榫头分别装在其中一个铝榫槽中；
三个铝榫槽之间形成两个铝榫头，三个铜榫头之间形成两个铜榫槽，两个铝榫头分别装在其中一个铜榫槽中。
进一步的，最上方和最下方的两个铜榫头对称设置，上方的铜榫头的上表面从根部到头部向下倾斜。
进一步的，铝榫头在头端处增厚，所述铜榫槽在槽口处变窄。
进一步优选地，所述铝榫头从根部向头端逐渐增厚，所述铜榫槽从槽底到槽口逐渐变窄。
优选地，所述铝榫槽的深度为2.5mm-25mm。
进一步优选地，铜板带和铝板带的厚度相等，铝板带的厚度为0.1mm-4mm，最上方的铜榫头的厚度为0.03mm-1.5mm；中间的铜榫头的厚度为0.01mm-1mm；最下方的铜榫头的厚度为0.03mm-1.5mm。
连续侧边复合铜铝复合材料的制造方法，包括以下步骤，
步骤1，制作所述铜板带和铝板带；
步骤2，常温下，两侧挤压的同时由复合轧机连续上下挤压复合成带材；
步骤3，在400～670°C下连续进行原子扩散热处理。
进一步的，铜板带、铝板带通过机加工或者叠层方式制得对应的截面结构。
进一步的，步骤3之后，根据产品规格尺寸，依次进行成品轧机轧制→去应力热处理→表面钝化→纵剪，制得成品。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1，本发明的嵌入深度可控区间大，榫头有三个，使结合区柔韧性更好，抗震动性能优异；同时可增加铜铝界面结合区的面积，结合区面积可达到焊接法的8～15倍，其结合强度高，没有多余的重量，有利于电池组减重；
2，本发明中采用榫卯结构，对零件可能产生的裂纹扩展和铜、铝榫头松动都有很好的抑制作用；
3，其嵌入深度大，铜铝电接触面均为致密无间隙的原子间结合，接触面积大，使零件铜铝过渡的内阻小，大电流过流性能更好；
4，本发明中铜铝过渡区均为致密的原子间扩散结合，水汽等电解质液体不能渗入，零件耐腐蚀性优异；
5，使用本发明方法制得的侧向复合型铜铝复合材料，可以成卷包装，该成卷的侧向复合型铜铝复合材料可以高效率地冲制成大量的铜铝导电排，质量可靠，易于无损检测，一致性、稳定性、可靠性好，零件加工企业可以节约大量的设备投资和冗余的人员，生产自动化程度高。
附图说明
图1是实施例一的三维图；
图2是实施例一中铜板带三维图；
图3是实施例一的横截面示意图；
图4是实施例一中铜板带的横截面示意图；
图5是实施例一中铝板带的横截面示意图；
图6是两侧挤压的示意图；
图7是复合轧机的挤压示意图；
图8是实施例二的横截面示意图；；
图9是实施例二中铜板带的横截面示意图；
图中：1-铜板带、2-铝板带、11-铜榫头、12-铜榫槽、21-铝榫头、22-铝榫槽、23-引导弧面。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
实施例一
如图1-5所示，本实施例公开的侧向复合型铜铝复合材料，包括铜板带1和铝板带2，铜板带1的一侧与铝板带2的一侧通过三个榫头榫接后制成带材。本实施例榫头有三个，可成倍增加铜铝界面结合区的面积，提高结合强度，提高稳定性。
本实施例中铝板带2的一侧面沿其长度方向设有铝榫槽22，铝榫槽22贯通铝板带2的两端面，铝榫槽22上下间隔设有三个；铜板带1的一侧有与铝榫槽22适配的铜榫头11，铜榫头11有三个，三个铜榫头11分别装在其中一个铝榫槽21中。当然，铜榫头11的长度与铜板带1的长度相等。三个铝榫槽22之间形成两个铝榫头21，三个铜榫头11之间形成两个铜榫槽12，两个铝榫头21分别装在其中一个铜榫槽12中。在另一个实施例中，铜板带1与铝板带2的结构可以互换，即在铝板带的一侧上、下间隔设有三个铝榫头。
为方便装配，最上方的铜榫头11的上表面从根部到头部向下倾斜，最上方与最下方的两个铜榫头11对称设置。倾斜面使两个铜榫头11从根部到端部逐渐变薄，同时又设置三个铜榫头11，使结合区柔韧性好，抗震动性能优异。为方便挤入，铝榫头21端部的上边缘与下边缘倒圆角，倒圆角处形成引导弧面23，便于铝榫头21嵌入两个铜榫头11之间。
铜榫头11和铝榫头21的宽度对应铜板带1与铝板带2的嵌入深度。铜板带1与铝板带2相互嵌入深度大，防裂纹扩展能力强。嵌入深度根据需要设置，本实施例中铝榫槽22的深度为2.5mm-25mm。
铜板带1和铝板带2的厚度相等，上表面齐平。作为优选，铝板带2的厚度为0.1mm-4mm。最上方的铜榫头11的厚度为0.03mm-1.5mm；中间的铜榫头11的厚度为0.01mm-1mm；最下方的铜榫头11的厚度为0.03mm-1.5mm。铝榫头21的厚度为0.03mm-1mm。
本发明中铜铝界面结合区面积大于焊接法，结合区面积可达到焊接法的8～15倍，其结合强度高，没有多余的重量，有利于电池组减重。
嵌入深度可控区间大，且分为上下三个，使结合区柔韧性更好，抗震动性能优异，同时榫卯结构对零件可能产生的裂纹扩展和铜、铝舌头松动都有好的抑制作用。
嵌入的铜舌长度大，铜铝电接触面均为致密无间隙的原子间结合，接触面积大，使零件铜铝过渡的内阻小，大电流过流性能更好。
铜铝过渡区均为致密的原子间扩散结合，水汽等电解质液体不能渗入，零件耐腐蚀性优异。
本发明公开的侧向复合型铜铝复合材料的生产方法，包括以下步骤：
步骤1，制作铜板带1和铝板带2。
取1mm～15mm厚的铜和铝的板带材胚料，采用机械手段加工或者叠层方式，通过机加工或者叠层制得对应的截面结构。
步骤2，如图6、7所示，在常温下，两侧挤压的同时，由复合轧机连续上下挤压复合成带材；复合轧机的压缩率在50%～80%。当然，两侧挤压的力度小于上下挤压的力度。
步骤3，在400～670°C连续热处理炉内进行原子扩散热处理，制成坯料。
步骤4，根据产品规格尺寸，经过常规压延工艺轧制→清洗→去应力热处理→表面钝化→纵剪→包装等加工工艺，制成符合用户要求的产品。纵剪用于切除边缘多余余料，得到宽度一致的带材。
使用本发明方法制得的侧向复合型铜铝复合材料，可以成卷包装。该成卷的侧向复合型铜铝复合材料可以高效率地冲制成大量的铜铝导电排，质量可靠，易于无损检测，一致性、稳定性、可靠性好，零件加工企业可以节约大量的设备投资和冗余的人员，生产自动化程度高。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于：如图8、9所示，本实施例中铝榫头21在头端处增厚，铜榫槽12在槽口处变窄。优选地，铝榫头21从根部向头端逐渐增厚，铜榫槽12从槽底到槽口逐渐变窄。该结构可以有效防止铜、铝榫头松动，抑制可能产生的裂纹扩展，提高可靠性。
当然，本发明还可有其它多种实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种连续侧边复合铜铝复合材料，其特征在于：包括铜板带和铝板带，所述铜板带的一侧与铝板带的一侧通过三个榫头榫接后制成带材。
2.根据权利要求1所述的连续侧边复合铜铝复合材料，其特征在于：所述铝板带的一侧面沿其长度方向设有铝榫槽，所述铝榫槽贯通铝板带的两端面，铝榫槽上下间隔设有三个；所述铜板带的一侧有与铝榫槽适配的铜榫头，铜榫头有三个，三个铜榫头分别装在其中一个铝榫槽中；
三个铝榫槽之间形成两个铝榫头，三个铜榫头之间形成两个铜榫槽，两个铝榫头分别装在其中一个铜榫槽中。
3.根据权利要求2所述的连续侧边复合铜铝复合材料，其特征在于：最上方和最下方的两个铜榫头对称设置，上方的铜榫头的上表面从根部到头部向下倾斜。
4.根据权利要求2或3所述的连续侧边复合铜铝复合材料，其特征在于：铝榫头在头端处增厚，所述铜榫槽在槽口处变窄。
5.根据权利要求4所述的连续侧边复合铜铝复合材料，其特征在于：所述铝榫头从根部向头端逐渐增厚，所述铜榫槽从槽底到槽口逐渐变窄。
6.根据权利要求2所述的连续侧边复合铜铝复合材料，其特征在于：所述铝榫槽的深度为2.5mm-25mm。
7.根据权利要求2或6所述的连续侧边复合铜铝复合材料，其特征在于：铜板带和铝板带的厚度相等，铝板带的厚度为0.1mm-4mm，最上方的铜榫头的厚度为0.03mm-1.5mm；中间的铜榫头的厚度为0.01mm-1mm；最下方的铜榫头的厚度为0.03mm-1.5mm。
8.根据权利要求1-7中任一项权利要求所述的连续侧边复合铜铝复合材料的制造方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1，制作所述铜板带和铝板带；
步骤2，常温下，两侧挤压的同时由复合轧机连续上下挤压复合成带材；
步骤3，在400～670°C下连续进行原子扩散热处理。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于：铜板带、铝板带通过机加工或者叠层方式制得对应的截面结构。
10.根据权利要求8或9所述的制造方法，其特征在于：步骤3之后，根据产品规格尺寸，依次进行成品轧机轧制→去应力热处理→表面钝化→纵剪，制得成品。
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